[發明專利]一種橋梁動態撓度測量方法

有效

• 申請號: 201310214085.9
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN103292774A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 劉夏平;孫卓;楊紅
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: G01B21/32
• 分類號: G01B21/32;G01M5/00
• 代理公司: 廣州市越秀區海心聯合專利代理事務所(普通合伙) 44295
• 代理人: 馬麗麗

技術領域

本發明涉及橋梁數據測量技術，尤其是涉及一種基于壓力場連通管原理對橋梁動態撓度進行測量的方法。

背景技術

橋梁撓度是評價橋梁安全性和適用性的重要指標。目前，國內外已有各種健康監測系統應用于橋梁的撓度監測，監測方法分為靜態測量和動態測量兩大類。靜態測量通常是工作人員采用經緯儀、水準儀、百分表等測量橋梁的撓度，因其難以準確反映車輛通行所產生的動載作用下橋梁安全與運營狀態，無法滿足長期撓度自動化監測的需要。動態測量是對橋梁撓度進行實時、在線監測，可準確反映橋梁實時運營下變形狀態，能及時發現橋梁結構的事故先兆，避免突發性災難事故、減輕人員傷亡及財產損失，預防重大災難性事故、保證橋梁運營安全，同時，準確測量車輛通行動載作用下橋梁撓度，亦是分離撓度各組分分量，進而診斷橋梁結構損傷等病害的基礎。

目前橋梁動撓度監測的方法主要有6大類，即測量機器人、傾角儀、GPS、激光圖像法、光電成像法及連通管法。但均難以同時滿足橋梁結構高精度、高穩定性、連續動態性以及全天候的實時監測要求。基于連通管原理的撓度監測物理概念明確，測量結果相對可靠，且不受橋梁現場的高塵、高濕和濃霧等外界環境影響，能較好滿足橋梁結構的需要。這項技術在建筑物的安全監測中應用已十分普遍。近年來該監測方法已逐漸運用橋梁結構中。

應用于橋梁撓度測量的連通管撓度監測系統主要由管道、液體以及傳感器等組成，并通過測取管道內液體液位量值獲得結構撓度量值。連通管測量撓度的關鍵技術在于采用何種方法獲取管內液位，而要實現連通管液位的長期自動測量，必須采用與連通管配套的傳感器。目前，管內液位獲取方法主要有直接的液位法和間接的壓力法兩大類，對應的實際應用傳感器有液位傳感器和壓力傳感器。

液位傳感器是通過直接量測連通管液面的變化反映橋梁的撓度變化。從目前已有研發液位傳感器系統看，光電圖像識別技術精度最高,可達0.1mm級。而其他液位識別技術精度一般只能達到毫米級或厘米級，無法滿足橋梁結構需求。但光電液位撓度傳感器法很難考慮溫度變化、液體蒸發及液位振蕩等影響，這與實際不符，且受結構縱坡變化影響，傳感器量程無法達到實際撓度量值要求。

連通管式壓力傳感器方法主要通過壓力變化來反映橋梁的撓度變化。從已有實際應用情況看，基于壓力場的連通管法是一種更為實用、有效的橋梁撓度長期監測方法。該方法是通過每個撓度測點所布設的壓力傳感器反映壓力變化，經A/D轉換后獲取壓力值，最后將壓力變化轉變為結構撓度變化。但該法的一個關鍵問題是，隨著橋梁結構在運營荷載作用下的振動（如大型車輛在橋梁上通過時），固定在梁體上的連通管亦將隨之振動，尤其是當各測點連通管存在高程差時，結構的振動加速度勢必在管道內產生較大的附加壓力，將嚴重影響結構測量精度。已有公開成果實質上僅能獲得上述所定義的橋梁結構靜態撓度量值，并未考慮加速度引起的附加壓強影響，其測量精度受限。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種高精度的橋梁動態撓度測量方法，該測量方法施工便利，適用于對任何坡度的橋梁梁體動態撓度的測量。

本發明通過以下技術方案實現該目的：

一種橋梁動態撓度測量方法，包括以下步驟：

1）系統布設

將連通管沿橋梁梁體縱向鋪設并固定于梁體上，水箱固定于受結構振動影響較小的部位或不受結構振動影響的部位；根據橋梁結構類型確定撓度測點，于測點同一斷面布設壓力變送器和加速度傳感器，其中壓力變送器測量連通管內液體壓力，加速度傳感器測量橋梁或連通管的加速度；因為連通管固定于橋梁上，那么測量連通管的加速度也可以得到橋梁的加速度；

2）數據采集

通過壓力變送器得到各測點連通管管壁的初始壓強，某一時點連通管管壁的靜態壓強；通過加速度傳感器得到同一時點各測點的加速度；并調整安裝后壓力變送器初始值；

3）數據處理

數據處理單元接收上述數據，并依據數據模型一對上述采集的數據進行處理，得到各測點的動態撓度；數據模型一為

u_di,t＝u_i,t-u_ai,t